JPH0634406B2 - Intrinsic semiconductor electro-optical device - Google Patents
Intrinsic semiconductor electro-optical deviceInfo
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- JPH0634406B2 JPH0634406B2 JP59209599A JP20959984A JPH0634406B2 JP H0634406 B2 JPH0634406 B2 JP H0634406B2 JP 59209599 A JP59209599 A JP 59209599A JP 20959984 A JP20959984 A JP 20959984A JP H0634406 B2 JPH0634406 B2 JP H0634406B2
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Description
【発明の詳細な説明】 3〜5μmと8〜12μmの波長領域(大気による吸収
が最も小さい)には、赤外線による画像形成に関係した
軍事的利用を含むいくつかの用途がある。このことは、
これらの波長で動作可能な真性半導体の検出器を開発す
るためにかなりの研究努力を払う動機となった。真性検
出器は、その吸収が価電子バンドから伝導バンドへのキ
ャリアの励起に基づくようなものである。多くの物質が
3〜5μm領域用の画像形成アレイをつくるのに適して
いるようであるが、如何なるバルク形態をした第III−
V族物質も、重要な8〜12μm領域においては、冷却
された(例えば77゜K)(低ノイズ)検出器動作のた
めに十分に小さいバンドギャップ値をもたない。その結
果、8〜12μmの用途に対する潜在的な候補物質とし
て多数の第II−VI族物質と第IV−VI族物質を検討するこ
とが必要であった。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The wavelength range of 3-5 μm and 8-12 μm (with the lowest absorption by the atmosphere) has several applications, including military applications related to infrared imaging. This is
It has motivated significant research efforts to develop intrinsic semiconductor detectors that can operate at these wavelengths. Intrinsic detectors are such that their absorption is based on the excitation of carriers from the valence band to the conduction band. Although many materials appear to be suitable for making imaging arrays for the 3-5 μm region, any bulk morphology III-
Group V materials also do not have sufficiently small bandgap values for cooled (eg 77 ° K) (low noise) detector operation in the critical 8-12 μm region. As a result, it was necessary to consider a large number of Group II-VI and Group IV-VI substances as potential candidate substances for 8-12 μm applications.
最近、これらの用途に対する大部分の研究が第II−VI族
合金であるHg1-xCdxTe に集中した。この合金は、E
g が〜 1.6 eV(x= 1.0)から 0.0 eV(x〜 0.16
)に及ぶ範囲のバンドギャップ(0゜Kにおける)と
もつ。そしてx= 0.205である合金は、8〜12μm大
気窓中における77゜K検出器動作のために必要なバン
ドギャップをもつ(例えばSemiconductors and Semim
etals, Willardson & Beer,Ed,Vol.18,
“Mercury Cadmium Telluride”,Academic Pr
ess(1981)を参照。しかしながらHg を多量に含むHg
Cd Te 合金は、多数の冶金学的でかつ装置に関連し
た問題点をもち、そのため、達成することが不可能でな
い場合には、これらの物質からなる満足な8〜12μm
画像形成用アレイの利用を困難なものにしている。これ
らの問題点のいくつかを挙げると、以下の通りである。Most of the work for these applications has recently focused on the Group II-VI alloys, Hg 1-x Cd x Te. This alloy is E
g is ~ 1.6 eV (x = 1.0) to 0.0 eV (x ~ 0.16
) With a bandgap (at 0 ° K). And alloys with x = 0.205 have the necessary bandgap for 77 ° K detector operation in the 8-12 μm atmospheric window (eg Semiconductors and Semim).
et al, Willardson & Beer, Ed, Vol. 18,
"Mercury Cadmium Telluride", Academic Pr
See ess (1981). However, Hg containing a large amount of Hg
CdTe alloys have a number of metallurgical and equipment-related problems, so that a satisfactory 8-12 μm of these materials, if not achievable, is obtained.
It makes the use of imaging arrays difficult. Some of these issues are listed below.
1)Hg Cd Te は機械的にもろい。 1) Hg Cd Te is mechanically brittle.
2)p-型のHg Cd Te 中のホール濃度は制御しにく
い。n-型の“ドーピング”は代表的な場合焼なましし
ない注入ダメージ(un-annealed implantation dameg
e)によりつくられる。2) It is difficult to control the hole concentration in p-type Hg Cd Te. N-type "doping" is typically un-annealed implantation dameg
made by e).
3)〜100 ℃以上では、Hg の外部拡散が問題となる
(n-型物質がp-型に変換させられる)。このことは、
長期間安定性の問題を示唆し、Hg Cd Te ウェファー
の高温デバイス処理の可能性を排除する。3) Above 100 ° C, Hg outdiffusion becomes a problem (the n-type substance is converted to p-type). This is
It suggests long-term stability issues and eliminates the possibility of high temperature device processing of Hg Cd Te wafers.
4)Hg1-xCdxTe のバンドギャップとそれに関連する
IR検出器の遮断波長は合金組成と共に急速に変わる。
その結果、検出器性能における大きな側面非均一性(貧
弱なデバイス収量)を避けるためには、その組成を全ウ
ェファーにわたって± 0.3%の範囲内に維持しなければ
ならない。4) The bandgap of Hg 1-x Cd x Te and its associated cutoff wavelength for IR detectors change rapidly with alloy composition.
As a result, to avoid large lateral non-uniformities in detector performance (poor device yield), the composition must be kept within ± 0.3% over the entire wafer.
5)Hg に富む合金における極端に小さい電子有効質量
(me*)は、伝導バンドから価電子バンドへのトンネル
現象を重要なものにする。これは、検出器を冷却するこ
とにより減少させることのできない実験的に観測される
ノイズ要素を生じさせる。その上、トンネル現象は、R
▼-1 0▲≡( dI/ dV)|v=0で定義されるゼロバ
イアス(R0におけるホトダイオード動作抵抗を減少さ
せる。このことは、電荷結合デバイス/(CCD)の読
み出しが一定の最小R0を必要とするため、電荷結合デ
バイスの読み出しを利用する8〜12μm検出器アレイ
の場合に、それがうまく動作することの妨げとなる。5) The extremely small electron effective mass (me * ) in Hg-rich alloys makes the tunneling phenomenon from the conduction band to the valence band important. This gives rise to experimentally observed noise components that cannot be reduced by cooling the detector. Moreover, the tunnel phenomenon is
▼ −1 0 ▲ ≡ (dI / dV) | Zero bias defined by v = 0 (reduces the photodiode operating resistance at R 0. This means that the charge coupled device / (CCD) readout has a constant minimum R The need for 0 prevents it from working well in the case of an 8-12 μm detector array that utilizes the readout of a charge coupled device.
したがって本発明の目的は、これまでデバイスに用いら
れた特殊な半導体物質を用いると利用できなかった新し
い波長領域(例えば8〜12μm)において動作しうる
新しい電気光学デバイスを提供することである。Accordingly, it is an object of the present invention to provide a new electro-optical device that can operate in new wavelength regions (e.g. 8-12 [mu] m) not previously available with the special semiconductor materials used in the device.
本発明のもう一つの目的は、Hg Cd Te デバイスに対
して前述した問題点を含め、先行技術の問題点を解消又
は改善するような新しいデバイスを提供することであ
る。Another object of the present invention is to provide a new device that overcomes or ameliorates the problems of the prior art, including those noted above for Hg Cd Te devices.
本発明の別な目的は、歪層超格子(strainedlayer sup
erlattice :SLS)の効果に基づきこれらの効果を達
成することである。Another object of the present invention is the strained layer sup
erlattice (SLS) to achieve these effects.
本明細書と特許請求の範囲を更に調べると、当該技術分
野の当業者には、本発明の別な目的と長所が明らかなも
のとなろう。Upon further study of the specification and claims, other objects and advantages of the invention will be apparent to those skilled in the art.
本発明は、冷却時に8〜12μmの波長の電磁波放射に
対して真性に応答するp-n接合からなりかつ本質的に
第III-V族の半導体物質からなる真性半導体電気光学デ
バイスであって:該反射反応性p-n接合は2つの異な
る第III-V族の半導体からなる交互層を有する歪層超格
子(SLS)からなり;該2つの半導体のバルク形態時
における格子定数は不整合であり、これにより全体の歪
みがSLS構造中における交互半導体層の各対の上にか
けられ、該対の各層の上に作用する全体の歪みの割合は
該対の各層の層厚の比に反比例し;該第III-V族の交互
半導体層の第1のセットはIn As1-xSbx(式中xは約
0.5 〜 0.7である)であり、また該交互層の第2のセッ
トは第1のセット中の層の格子定数よりも大きい格子定
数をもつIII-V族の半導体からなり;格子定数の不整合
と該層厚比とに基因する歪みは第III-V族の層からなる
第1のセットのバンドギャップを狭めるのに効果的であ
り、これにより該層の冷却時における固有放射吸収特性
を、冷却されバルク形態にある時に該個々の層が応答す
る波長よりも長い8〜12μm領域の波長を含むように
変えることを特徴とする半導体電気光学デバイスを提供
することにより、上記の目的を達成したのである。The present invention is an intrinsic semiconductor electro-optical device consisting of a pn junction that responds to electromagnetic radiation of wavelength 8-12 μm when cooled and consists essentially of a III-V semiconductor material: The reflective reactive pn junction consists of a strained layer superlattice (SLS) with alternating layers of two different III-V semiconductors; the lattice constants of the two semiconductors in bulk form are mismatched. The total strain is exerted on each pair of alternating semiconductor layers in the SLS structure, and the proportion of the total strain acting on each layer of the pair is inversely proportional to the ratio of the layer thickness of each layer of the pair. The first set of alternating III-V semiconductor layers is In As 1-x Sb x , where x is approximately
0.5-0.7), and the second set of alternating layers comprises a III-V semiconductor having a lattice constant greater than that of the layers in the first set; lattice constant mismatch And the strain due to the layer thickness ratio are effective in narrowing the band gap of the first set of III-V layers, thereby increasing the intrinsic radiation absorption characteristics of the layers during cooling, The above objects have been achieved by providing a semiconductor electro-optical device characterized in that it is modified to contain wavelengths in the 8-12 μm region which are longer than the wavelengths to which the individual layers respond when cooled and in bulk form. Of.
本発明は、添付の図面を参照することにより更によく理
解できるものとなろうが、それと共に本発明の他の目
的,特徴及び付随する利点についても更に十分明らかな
ものになろう。The invention will be better understood with reference to the accompanying drawings, in which other objects, features and attendant advantages of the invention will be more fully apparent.
SLSシステムは、少なくとも2つの異なった半導体物
質からなる薄層の連続であり、それらの半導体物質はバ
ルク形態において互いに異なる格子定数をもつ。SLS
システムにおけるこの格子不整合(lattice mismatch)
の効果は、2つの隣接した格子を、強制された配列によ
りもたらされる歪みの下に、配列させることである。最
大の不整合度(格子定数が約7〜8%異なる)と適当に
薄い層厚(例えば一般に約500 Å以下)を満足させるよ
うな条件のごときよく知られた条件下で、層/層の格子
欠陥、例えば不整転位(misfit dislocation)は、エネ
ルギー的に不適当なものとして抑制される。その上、そ
の構造は下に存在する層例えばグレード層(graded lay
ers)からの転位伝播に対するバリアーとして作用す
る。その結果、各層には極めて高い結晶格子完全性が得
られる。もしそうでなければ可能となるであろう以上に
全体にわたって、2つの隣接層はバルク形態になる。そ
のため、異なった格子定数をもつ隣接層を成長させるこ
とが望まれる場合には、しばしばSLS構造が採用され
る。本明細書では、“SLS”という語は、既に述べた
ような不整転位を避け及び/又は最小にするために必要
な層特性をもつ構造のことを意味する。An SLS system is a series of thin layers of at least two different semiconductor materials, which semiconductor materials have different lattice constants in bulk form. SLS
This lattice mismatch in the system
The effect of is to align two adjacent lattices under the strain introduced by the forced alignment. Under well-known conditions such as maximal mismatch (lattice constants differing by about 7-8%) and reasonably thin layer thickness (eg generally less than about 500Å) Lattice defects, such as misfit dislocations, are suppressed as energetically inappropriate. In addition, the structure is based on the underlying layers, for example graded lay.
ers) to act as a barrier to dislocation propagation. As a result, extremely high crystal lattice integrity is obtained for each layer. Throughout the two adjacent layers will be in bulk morphology than would otherwise be possible. Therefore, SLS structures are often employed when it is desired to grow adjacent layers with different lattice constants. As used herein, the term "SLS" means a structure having the necessary layer properties to avoid and / or minimize misfit dislocations as described above.
SLS系中における固有の歪みは、不都合な格子欠陥を
抑制するのに必要ではあるが、また系の他の特性を乱
す。例えば、この歪みは各層の有効なバンドギャップに
変化をおこさせるということが知られている。すなわち
ある層の隣接層に対する影響は、バンドギャップの増加
をまねき、一方、第1の層に対する隣接層の効果は、そ
のバンドギャップの減少をもたらす。従来技術による適
用では、その効果は不可避な特性であった。半導体物質
がバルク形態時には応答しないような波長に対してその
半導体物質を応答させるようにする電気光学デバイスに
おいては、これらの効果が有利なものになりうるという
ことが今回見い出された。Intrinsic strains in SLS systems are necessary to suppress unwanted lattice defects, but also disturb other properties of the system. For example, it is known that this strain causes a change in the effective band gap of each layer. That is, the effect of one layer on the adjacent layer results in an increase in the bandgap, while the effect of the adjacent layer on the first layer results in a decrease in the bandgap. When applied by the prior art, the effect was an unavoidable characteristic. It has now been found that these effects can be advantageous in electro-optical devices that allow the semiconductor material to respond to wavelengths that the semiconductor material does not respond to in bulk form.
普通、第の第III-V族の半導体合金は、高いS/N比の
ために必要な77゜Kのような低温では、重要な8〜1
2μmの波長領域内で動作させることができない。例え
ば、第1図には、λc(μm)、すなわち77゜Kにお
けるバルクIn As1-xSbxの遮断波長λc≡1.24/Eg
(式中Eg はバンドギャップ)のxに対する依存性が
示されている。明らかに、xが約 0.61の場合に、最大
の応答波長は 9.0μmよりも少し長くなるが、12μm
までの目的とする用途のためには不十分である。Usually, Group III-V semiconductor alloys have a significant 8-1 degree at low temperatures such as 77 ° K, which is required for high S / N ratios.
It cannot be operated in the wavelength range of 2 μm. For example, in FIG. 1, λ c (μm), that is, the cutoff wavelength λ c ≡1.24 / Eg of the bulk In As 1-x Sb x at 77 ° K.
The dependence of (where Eg is a band gap) on x is shown. Obviously, when x is about 0.61, the maximum response wavelength is slightly longer than 9.0 μm, but 12 μm.
Is insufficient for the intended use up to.
SLS中に組合された2つの異なったIn As Sb 合金
からなる交互層を用いると、SLSの全体の応答波長
は、所望どおりに一層長い波長に拡がる。これは、1つ
の合金に対する不整合による歪みがそのバンドギャップ
を減少させるように、2つの合金を適当に選択すること
によって達成される。そしてその結果、そのSLSはよ
り狭いギャップに対応する一層長い波長の放射の真性検
出器として用いられる。一般に、ある層とより大きな格
子定数をもつもう1つの層との不整合は、第1の層の通
常の格子配置を界面に平行な面で引伸ばす傾向があり、
その結果バンドギャップの減少をまねく。当該層よりも
小さい格子定数をもつ層との不整合は、界面に平行な面
で圧迫効果を生じ、バンドギャップを増加させ、その結
果遮断波長を減少させる。これらの効果はそれ自体公知
であり、バンドギャップ変化の大きさは不整合度の関数
として表わされる。このため、従来の知識を用いると、
バンドギャップを所望程度変化させるのに必要な不整合
度は、容易にかつ確実に計算できる。正確な不整合度と
バンドギャップの変化は、最初に行なわれた概算に基づ
いた従来からの実験的な手順に従って定型的に決定する
ことができる。With alternating layers of two different InAsSb alloys combined in the SLS, the overall response wavelength of the SLS is extended to longer wavelengths as desired. This is accomplished by the proper choice of the two alloys so that the strain due to the mismatch for one alloy reduces its bandgap. As a result, the SLS is then used as an intrinsic detector of longer wavelength radiation corresponding to the narrower gap. In general, a mismatch between one layer and another with a larger lattice constant tends to stretch the normal lattice arrangement of the first layer in a plane parallel to the interface,
As a result, the band gap is reduced. Mismatches with layers having a smaller lattice constant than the layer cause compression effects in the plane parallel to the interface, increasing the bandgap and consequently decreasing the cutoff wavelength. These effects are known per se and the magnitude of the bandgap change is expressed as a function of the degree of mismatch. Therefore, using conventional knowledge,
The degree of mismatch required to change the bandgap to the desired degree can be calculated easily and reliably. The exact degree of mismatch and the change in bandgap can be routinely determined according to conventional experimental procedures based on the initial estimates.
一般に、所定の格子不整合のための第III-V族の直接ギ
ャップ化合物半導体の範囲内では、バンドギャップ変化
は前メンバーに対してほぼ同じである。そのため、応答
における最大の相対的変化はバルク時に比較的小さいバ
ンドギャップをもつ半導体物質の場合におこる。中でも
In As Sb 系が好ましいのは、このためである。それ
はバルク時に比較的小さなバンドギャップをもつ第III-
V族の物質である。しかし当然のことながら、本発明は
バルク時に比較的大きなバンドギャップをもつ物質に対
してもやはり適用できる。In general, within a Group III-V direct-gap compound semiconductor for a given lattice mismatch, the bandgap changes are about the same for the previous members. Therefore, the largest relative change in response occurs for semiconductor materials with a relatively small bandgap in the bulk. For this reason, the InAsSb system is preferred. It has a relatively small bandgap in the bulk III-
It is a Group V substance. However, it goes without saying that the present invention is also applicable to materials having a relatively large band gap in bulk.
次に考慮すべき点は、効果的なSLSの得られる範囲内
で許容される不整合度に対する本質的な制約である。普
通、格子定数では7〜8%以上も異なる不整合において
は、許容できない結晶欠陥、例えば層間を横断する転位
が大きな歪みのために起る。不整合度は有効なSLS系
を得るのに十分なだけ小さくなければならない。The next consideration is the essential constraint on the degree of mismatch allowed within the range of effective SLS. Usually, in mismatches that differ by more than 7-8% in lattice constants, unacceptable crystal defects, such as dislocations across the layers, occur due to large strains. The mismatch must be small enough to obtain a valid SLS system.
所望とするバンドギャップ変化ΔEg を与えるのに必要
な格子不整合の大きさを決めた後には、層厚の比につい
ても考える必要がある。勿論、格子不整合の効果は、含
まれる2つの層の各々に歪みを起すことであり、一方に
はギャップを狭めるようにまた他方にはギャップを広げ
るように作用する。これらの個々の効果を程度は、よく
知られた関数依存性に従って、2つの層厚の比と2つの
層の弾性定数により決定される(例えば、Osbourn,
J.Vac.Technol.Bl (2),April-June 1983を参
照)。したがって層厚比が 1/1 で、弾性定数が本質的
に等しい物質の場合には、格子定数の不整合による等し
い歪みが2つの層の各々に作用することになる。層厚比
が 2/1 の場合には、薄い方の層が厚い方の層の約2倍
の歪みをもつことになる。すなわち層厚比は、所望とす
るΔEg を達成する上で適切な歪みレベルを得るための
もう1つの自由度を与えるデザインパラメーターとな
る。不整合それ自体と共に、その層厚比はデバイスデザ
インを微調整するのを容易にする。代表的な場合、層厚
比は10/1 〜 1/10の範囲内である。After determining the magnitude of the lattice mismatch required to give the desired bandgap change ΔEg, the layer thickness ratio also needs to be considered. Of course, the effect of lattice mismatch is to strain each of the two layers involved, acting to narrow the gap on one side and widen the other. The degree of each of these individual effects is determined by the ratio of the two layer thicknesses and the elastic constants of the two layers according to the well-known functional dependence (eg Osbourn,
J. Vac. Technol. Bl (2), April-June 1983). Thus, for a material with a layer thickness ratio of 1/1 and essentially the same elastic constant, equal strains due to lattice constant mismatch will act on each of the two layers. When the layer thickness ratio is 2/1, the thin layer has about twice as much strain as the thick layer. That is, the layer thickness ratio is a design parameter that gives another degree of freedom for obtaining an appropriate strain level in achieving a desired ΔEg. The layer thickness ratio, along with the mismatch itself, facilitates fine tuning the device design. In a typical case, the layer thickness ratio is within the range of 10/1 to 1/10.
格子定数不整合と層厚比が選ばれたら、又はこのましく
はこれら2つの組合せが選ばれたら、実際の層厚は、本
明細書中に記載した指針および慣的な考え方を用いて再
度選択される。SLSの効果だけから見ると、ひき起こ
される歪みが不整転位を抑制するのに十分な程に層が薄
いということのみが必要である。代表的な場合、層厚は
30〜500 Å又は50〜500Åの範囲である。そしてそ
の下限の数値は主として成長技術により決定される。Once the lattice constant mismatch and the layer thickness ratio have been chosen, or, preferably, a combination of the two, the actual layer thickness is again determined using the guidelines and conventions described herein. To be selected. Viewed solely from the effects of SLS, it is only necessary that the induced strain be thin enough to suppress misfit dislocations. In the typical case, the layer thickness is in the range of 30 to 500Å or 50 to 500Å. And the lower limit is mainly determined by the growth technology.
しかしながらSLS効果は唯一の検討課題ではない。S
LS中の層厚が小さい場合には、ある種の量子力学的効
果が起るということは知られている(例えば、前記した
Osbournの文献を参照)。実際、非常に好都合な光起電
力装置がSLS構造およびこの量子効果をベースとして
提案された(例えば1983年7月8日出願の米国特許出願
第512059号を参照)。量子力学的現象についての完全な
説明は上記の参考文献中に記載されているので、ここで
は問題を明確化するため、その効果の概要を述べるに留
める。However, the SLS effect is not the only subject for consideration. S
It is known that certain quantum mechanical effects occur when the layer thickness in LS is small (see, for example, Osbourn, supra). In fact, a very convenient photovoltaic device has been proposed based on the SLS structure and this quantum effect (see, for example, US patent application No. 512059 filed July 8, 1983). A full explanation of quantum mechanical phenomena is given in the above references, so only a brief summary of its effects will be given here in order to clarify the problem.
本質的には、異なった半導体物質からなる交互層は、不
整合による歪みの効果以上に、バンドギャップエネルギ
ー準位の量子力学的な摂動をひき起す。その結果、全体
の構造は、この量子力学的効果がより効果的である時に
大きくなる有効バンドギャップをもつことになる。これ
は、低い方のバンドギャップの交互層を取り囲む高い方
のバンドギャップの交互物質により形成される高電位バ
リアーによりもたらされるものとして特徴づけられてき
た量子井戸の形成に起因する。In essence, alternating layers of different semiconductor materials cause quantum-mechanical perturbations of the bandgap energy levels beyond the effect of strain due to mismatching. As a result, the overall structure will have an effective bandgap that will grow when this quantum mechanical effect is more effective. This is due to the formation of quantum wells that have been characterized as being caused by the high potential barrier formed by the higher bandgap alternating material surrounding the lower bandgap alternating layers.
明らかにわかるように、適当な環境の下では、量子井戸
効果は不整合歪みに基づく所望の効果に対抗することが
可能である。例えば、前記した第III-V族の系では、よ
り長い波長に応答性を与えるために、最低のバルク・バ
ンドギャップをもつ物質のバンドギャップを狭めること
が望まれる。前記したSLSは低いバンドギャップの物
質と高いバンドギャップの物質からなる一連の層を交互
にもつ。不整合歪みの正味の効果は、最低物質のバンド
ギャップを更に低下させることである。しかしながら既
に説明したように、量子力学的効果は有効なSLSバン
ドギャップを増加させる。As can be clearly seen, under the right circumstances, the quantum well effect can counter the desired effect based on the mismatch strain. For example, in the group III-V system described above, it is desirable to narrow the bandgap of the material with the lowest bulk bandgap in order to provide responsiveness to longer wavelengths. The SLS described above has alternating layers of low and high bandgap materials. The net effect of mismatch strain is to further reduce the bandgap of the lowest material. However, as already explained, the quantum mechanical effect increases the effective SLS bandgap.
好都合なことに、SLS層の絶対的な層厚を適当に選ぶ
と、不整合効果が大いに優勢となる程度にまで、量子井
戸効果を抑制することができる。この点に関しては、前
記した米国特許出願第512059号(特に第1図)に十分説
明されている。「量子井戸層」すなわち低い方のバンド
ギャップの層の厚さを増加するにつれて、量子井戸エネ
ルギーが急激に減少する。すなわちその系はバルク状態
に一層接近し、量子井戸の最低準位のみが占有されるこ
とになる。好都合なことに量子井戸効果を最小にする厚
さは、SLS効果が依然として作用することのできる範
囲内、例えば約100 Å以上又は200 Å以上である。Advantageously, with proper choice of the absolute thickness of the SLS layer, the quantum well effect can be suppressed to such an extent that the mismatch effect dominates. This point is fully explained in the aforementioned US patent application No. 512059 (in particular FIG. 1). As the thickness of the "quantum well layer," or lower bandgap layer, is increased, the quantum well energy decreases sharply. That is, the system is closer to the bulk state and only the lowest quantum well levels are occupied. Conveniently, the thickness that minimizes the quantum well effect is within a range where the SLS effect can still operate, for example about 100 Å or more or 200 Å or more.
したがって、量子井戸効果が不整合に基因する歪みを用
いて得られる効果に対抗する場合には、膜厚はそうでな
い場合の層厚よりも幾分長くなる。一般に、量子井戸効
果を最小にしようとする場合には、依然としてSLS系
の達成と適合するような最高の厚さが採用される。すな
わちそれは所定の組成物に対して所定の歪みで採用でき
る最大の厚さである。Thus, if the quantum well effect opposes the effect obtained with strain due to mismatch, the film thickness will be somewhat longer than the layer thickness otherwise. In general, when trying to minimize the quantum well effect, the highest thickness still compatible with the achievement of SLS systems is adopted. That is, it is the maximum thickness that can be employed at a given strain for a given composition.
明らかにわかるように、デバイスについての基礎的な発
明概念がここで述べた説明や容易に入手できる通常の知
識により明らかなものとなると、不整合に基因する歪
み、層厚比、層厚それ自体、所望の格子定数に対応する
半導体組成物等についての詳細が容易に計算されて決定
され、これによって、バルク時における個々の半導体物
質の各々の応答とは異なった応答をもつ系を与えること
ができる。これらの演繹的な計算は非常に信頼性の高い
目安を与えるので、所定の場合におけるデバイスの構造
の詳細を決定し最適なものにするためには、定型的な通
常のパラメーター実験(例えば従来の半導体測定系を用
いるもの)のみを実施すればよい。上記の計算を行なう
ための関数依存性と基礎データはよく知られており、そ
れらは本発明に対して慣用的に適用できる。例えば、O
sbourn,J.Vac.SCi.Technol.Bl (2),April-
June 1983,p.379 ;Gourley等、同上、p.383 ;Sem
iconductors and Semimetals,Willardson等、Vol.
4,“Pysics of III-V Compounds,”Academic
Press(1968),全頁、特に 327-330 ;R.Dingle,
Crit.Rev.Solid State Sci.,Vol.5,p.585
(1975);L.Esaki等、Crit.Rev.Solid Stat
e,Vol.6(1976);M.B.Panish ,Science,
Vol. 208,p.916 (1980);A.Madhukar ,J.V
ac.Sci.Technol.,Vol.20,p.419 (1982);
G.C.Osborn J.Appl.Phys.,Vol.53,p.1
586(1982);G.C.Osbourn等、Appl.Phys.Let
t.,Vol.41,p.172 (1982);J.W.MatthewS
等、J.Cryst.Growth ,Vol.27,p.118 (197
4);J.W.Matthews 等、同上、Vol.29,p.273
(1975);J.W.Matthews 等、同上、Vol.3
2,p.265 (1976);G.C.Osbourn,J.Vac.S
ci.Technol.,Vol.21,p.469 (1982);R.Din
gle 等、Phys .Rev.Lett.,Vol.33,p.827
(1974);S.R.White等、Phys .Rev.Lett.,
Vol.47,p.879 (1981);G.Bastard,Phys .
Rev.,Vol.B25,p.7584(1982);I.J.Fritz
等、Solid State Commun.,Vol.45,p.323
(1983);I.J.Fritz等、“Proceedings of 1982
Int.Symposium on Ga As and Related Compo
unds”,(Institute of Physics,Berkshire,19
83),p.241 ;and G.H.Dohler ,Jr .Vac.S
ci.Technol.,Vol.16,p.851 (1979)等の参照の
こと。As can be clearly seen, the strain, layer-thickness ratio, layer-thickness per se, which is due to inconsistencies, becomes apparent once the basic inventive concept of the device is made clear by the explanation given here and the readily available common knowledge. , The details of the semiconductor composition, etc., corresponding to the desired lattice constant are easily calculated and determined, which gives a system with a response different from that of each individual semiconductor material in bulk. it can. These a-priori calculations give a very reliable indication, so routine and routine parametric experiments (eg, conventional ones) can be used to determine and optimize the structural details of the device in a given case. Only a semiconductor measuring system is used). The functional dependencies and basic data for performing the above calculations are well known and they are routinely applicable to the present invention. For example, O
sbourn, J.M. Vac. SCi. Technol. Bl (2), April-
June 1983, p.379; Gourley et al., Ibid., P.383; Sem
iconductors and Semimetals, Willardson et al., Vol.
4, "Pysics of III-V Compounds," Academic
Press (1968), all pages, especially 327-330; Dingle,
Crit. Rev. Solid State Sci., Vol. 5, p.585
(1975); Esaki et al., Crit. Rev. Solid Stat
e, Vol. 6 (1976); B. Panish, Science,
Vol. 208, p.916 (1980); Madhukar, J.M. V
ac. Sci. Technol., Vol. 20, p.419 (1982);
G. C. Osborn J. Appl. Phys., Vol. 53, p.1
586 (1982); C. Osplarn et al., Appl.Phys.Let
t., Vol. 41, p.172 (1982); W. Matthew S
J. et al. Cryst. Growth, Vol. 27, p. 118 (197
4); W. Matthews et al., Id., Vol. 29, p. 273
(1975); W. Matthews et al., Id., Vol. Three
2, p.265 (1976); C. Osbourn, J.M. Vac. S
ci. Technol., Vol. 21, p.469 (1982); Din
Gle et al., Phys. Rev. Lett., Vol. 33, p. 827
(1974); R. White et al., Phys. Rev. Lett.,
Vol. 47, p.879 (1981); Bastard, Phys.
Rev., Vol. B25, p. 7584 (1982); J. Fritz
Et al. Solid State Commun., Vol. 45, p. 323
(1983); J. Fritz et al., “Proceedings of 1982
Int. Symposium on Ga As and Related Compo
unds ”, (Institute of Physics, Berkshire, 19
83), p. 241; H. Dohler, Jr. Vac. S
ci. Technol., Vol. 16, p. 851 (1979).
第1の主層と共に用いられる第2の層は、一般に決定的
因子ではない。主要な要求は必要な不整合歪みを与える
のに必要な格子定数を第2の層がもつことと、第2の層
が主層と共に必要な厚さに成長した時にSLS構造を与
えることである。例えば、後述するように、第2の層と
第1の層の両方がIn As Sb 系からつくられる。しか
しながら必要な格子パラメーターをもつ他の半導体層も
存在する。それらの大部分は第III-V族のものである。The second layer used with the first main layer is generally not a determinant. The main requirements are that the second layer have the necessary lattice constants to provide the required mismatch strain and that the second layer provides the SLS structure when grown with the main layer to the required thickness. . For example, as described below, both the second layer and the first layer are made from the In As Sb system. However, there are other semiconductor layers with the required lattice parameters. Most of them are of Group III-V.
既に説明したことから、SLS中における両方の層はバ
ンドギャップエネルギーを変化させるということがわか
る。その系は、層の1つのセットに対する所定の変化を
主として考慮して設計される。大部分の環境下では、層
の他のセットにおける変化は意図するデバイスの動作と
十分に適合し、そこには如何なる支障も存在しない。例
えば、より長い遮断波長が要求される第III-V族の系の
場合、交互層の第2のセットが遮断波長を減少させうる
ということは重大ではない。なぜならば全体の系がより
長い波長で応答し、そのことが主要な目的となるためで
ある。しかしながらその2つの効果が逆効果を生じうる
ような状態下では、前記した層厚比のパラメーターは、
所望とする効果の大きさを最大にし、かつ所望としない
効果の大きさを最小にするのに用いることができる。From what has already been mentioned, it can be seen that both layers in the SLS change the bandgap energy. The system is designed primarily to take into account certain changes to one set of layers. Under most circumstances, changes in other sets of layers are well matched to the intended operation of the device, without any hindrance. For example, for Group III-V systems where longer cutoff wavelengths are required, it is not critical that the second set of alternating layers can reduce the cutoff wavelength. Because the whole system responds at longer wavelengths, which is the main purpose. However, under the condition where the two effects can produce opposite effects, the above-mentioned parameter of the layer thickness ratio is
It can be used to maximize the magnitude of the desired effect and minimize the magnitude of the undesired effect.
デバイスの製造は、全く定型的,一般的なものであり、
その詳細は本明細書中に記載されている。半導体層を必
要な厚さに成長させるためには、如何なる従来法も用い
ることができる。エピタキシアル法を用いることができ
るが、最も好ましいのは分子ビームエピタキシ法である
(例えば、前記の米国特許出願第512059号を参照)。The manufacturing of devices is quite routine and general,
The details are described herein. Any conventional method can be used to grow the semiconductor layer to the required thickness. Although epitaxy can be used, the most preferred is molecular beam epitaxy (see, eg, US Patent Application No. 512059, supra).
一般に、本発明のデバイスの寸法とSLS構造に用いら
れる層の数は、予想される入射強度を主として考えると
共に、入射する全ての電磁波を吸収することのできるデ
バイスをもち、それによりデバイスの感度を上げたいと
する要求を考えた上で、慣用的に決定される。In general, the dimensions of the device of the present invention and the number of layers used in the SLS structure are primarily concerned with the expected intensity of the incident, as well as having the device capable of absorbing all incident electromagnetic waves, thereby increasing the sensitivity of the device. It is routinely decided after considering the demand to raise.
既に述べたように、その望ましい特性のため、本発明の
デバイスは好ましくは第III-V族の半導体物質からな
る。更に好ましくは、比較的低いバンドギャップの物質
が用いられる。それは、遮断波長を増加させる効果が比
較的大きいためである。この点に関しては、In Ga A
s Sb が好ましい。最も好ましいIn As Sb である。
これらの系では、バンドギャップが比較的小さい(例え
ば例 0.1〜 0.2 eV)ために、40〜50%のバンドギ
ャップのサイズ変化が達成される。第2図は、In As
0.39Sb0.61/In As1-xSbxのSLS中における歪み
のあるバルクIn As0.39Sb0.61層をベースとした系に
対して77゜Kで達成しうる遮断波長を、x> 0.61 に
ついて示したものである。x= 0.61 の値はこの組成物
が第1図中に示される最低のバルクバンドギャップをも
つという事実に基づいている。したがって、12μmの
応答を達成するためには、第1図に示した他の組成物の
場合よりも小さい歪みが必要である。Due to its desirable properties, as already mentioned, the device according to the invention preferably consists of a III-V semiconductor material. More preferably, relatively low bandgap materials are used. This is because the effect of increasing the cutoff wavelength is relatively large. In this regard, In Ga A
s Sb is preferred. Most preferred is In As Sb.
In these systems, a 40-50% bandgap size change is achieved due to the relatively small bandgap (eg, 0.1-0.2 eV). Figure 2 shows In As
The cut-off wavelength achievable at 77 ° K for systems based on strained bulk In As 0.39 Sb 0.61 layers in SLS of 0.39 Sb 0.61 / In As 1-x Sb x is shown for x> 0.61. It is a thing. The value of x = 0.61 is based on the fact that this composition has the lowest bulk bandgap shown in FIG. Therefore, to achieve a 12 μm response, less strain is needed than with the other compositions shown in FIG.
第2図から明らかなように、xの値が約 0.73 の場合、
遮断波長は所望の通り12μmの値に達する。 0.73 ま
たはそれ以上の値では、In As0.39Sb0.61層のバンド
ギャップは 0.1 eV以下の値に減少する。第2図は、x
= .73 、すなわちλc=12μmの場合に、2つのSL
S層の格子不整合が 0.86 %であるということをベース
としている。第2図中のデータは層厚比が 1.0の場合で
ある。先に述べた理由から量子井戸効果を最小にする必
要があるため、In As0.27Sb0.73層の場合、実際の層
厚は 100〜300 Åである。また 1.0の層厚比を用いるこ
とが望まれるならば、In As0.39Sb0.61の場合も実際
の層厚は同じ範囲である。12μmの検出器応答を得る
ために第2の層(x= 0.73 )によりもたらされるIn
As0.39Sb0.61層中の歪みの量は、Δα/α〜 0.4%で
ある。これは、前記した2つのSLS物質系中で実験的
に採用された歪みの範囲内に十分入る。例えば、G.
C.Osbourn等、Appl .Phys .Lett.,Vol.4
1,p.172 (1982);及びI.J.Fritz等、“Galli
um Arsenide and Related Compounds”,1982,
Inst .Phys .Conf .Ser.,Vol.65,p.241
(1983)を参照のこと。As is clear from Fig. 2, when the value of x is about 0.73,
The cutoff wavelength reaches a value of 12 μm as desired. At values above 0.73, the bandgap of the In As 0.39 Sb 0.61 layer decreases to values below 0.1 eV. Figure 2 shows x
= .73, that is, λ c = 12 μm, two SLs
It is based on the fact that the lattice mismatch of the S layer is 0.86%. The data in Fig. 2 is for a layer thickness ratio of 1.0. Since it is necessary to minimize the quantum well effect for the reason described above, in the case of the In As 0.27 Sb 0.73 layer, the actual layer thickness is 100 to 300 Å. Also, if it is desired to use a layer thickness ratio of 1.0, the actual layer thickness is in the same range for In As 0.39 Sb 0.61 . In provided by the second layer (x = 0.73) to obtain a detector response of 12 μm.
The amount of strain in the As 0.39 Sb 0.61 layer is Δα / α to 0.4%. This is well within the strain range experimentally adopted in the two SLS material systems described above. For example, G.I.
C. Osbourn et al., Appl. Phys. Lett., Vol. Four
1, p.172 (1982); J. Fritz et al., “Galli
um Arsenide and Related Compounds ”, 1982,
Inst. Phys. Conf. Ser., Vol. 65, p. 241
See (1983).
前記したことを目安として用いると、In Ga Sb 系の
場合においてもその詳細が同様に定型的に決定できる。Using the above as a guide, the details can be routinely determined similarly in the case of the InGaSb system.
本発明の新しいデバイスは、特定の物質を用いてこれま
で利用できなかった領域中で波長応答を与えるという基
本的特徴以外に、多くの点からみて利点をもつ。すなわ
ち、本発明の第III-V族In As Sb のSLS物質は、
In As Sb 合金のような物質の遮断波長を興味のある
領域にまで広げることに加えて、先に挙げたHg Cd T
e の場合の種々な問題点を解消する。特に問題点 1)〜
3)は、第III-V族の物質を用いるため、簡単に回避さ
れる。また第2図に示すように、In As Sb のSLS
における遮断波長が組成に対してゆっくりとしか依存し
ない( dEg /dx<4meV/%)ため、問題 4)は解消
される。またこのゆっくりとした依存性のため、容易に
達成されうる 1.5%という側面での組成変化は、In A
s Sb のSLSウェファーの断面に通じて許容できる。
問題点 5)は、超格子層に垂直な方向に沿って超格子キ
ャリアーの有効質量を増加させるというこれらのデバイ
スの固有能力に基づいて解決される。この増加が垂直方
向における通常の超格子移動機構に影響を与えるという
ことは一般に知られているが、最近、この増加は逆バイ
アスされた超格子ダイオード構造中では伝導バンドを価
電子バンドにトンネル化するということがわかった(例
えば、D.L.Smith等、Appl .Phys .Lett.,V
ol.43,p.180 (1983)を参照)。この性質は、非常
に小さいバンドギャップを必要とするデバイス用途には
バルク物質よりもむしろ超格子物質を用いようとする強
い動機を与える。The novel device of the present invention has many advantages in addition to the basic feature of providing wavelength response in regions previously unavailable with certain materials. That is, the group III-V InAsSb SLS material of the present invention is
In addition to extending the cutoff wavelength of materials such as In As Sb alloys to the region of interest, the above-mentioned Hg Cd T
Eliminate various problems in case of e. Especially problem 1) ~
3) is easily avoided because it uses a Group III-V substance. Further, as shown in FIG. 2, SLS of In As Sb
Problem 4) is solved because the cut-off wavelength at 2 depends only slowly on the composition (dEg / dx <4meV /%). Also, due to this slow dependence, the compositional change on the side of 1.5% that can be easily achieved is
s Sb is acceptable through SLS wafer cross section.
Problem 5) is solved based on the inherent ability of these devices to increase the effective mass of superlattice carriers along the direction perpendicular to the superlattice layer. It is generally known that this increase affects the normal superlattice migration mechanism in the vertical direction, but recently this increase tunnels the conduction band into the valence band in the reverse-biased superlattice diode structure. (Eg, D. L. Smith et al., Appl. Phys. Lett., V.
ol. 43, p. 180 (1983)). This property provides a strong incentive to use superlattice materials rather than bulk materials for device applications that require very small bandgaps.
本発明のデバイスは、例えばp-n接合をベースとした
真性検出器のような従来技術のアナログデバイスが用い
られてきた全ての構成に用いられる。このような1つの
デバイスを第3図に示す。それはIn Sb (例べばp-
型)のような通常の基板からなる。SLS層の格子定数
が基板の格子定数とは十分に異なっており、許容できな
い格子欠陥が生じるという重大な見込みを生じさせる程
度であるような状態下では、SLS構造それ自体とこの
基板との間に、第3図に示すように、グレード層を介在
させることが可能である。例えば、In As0.39Sb0.61
/In As0.27Sb0.73のSLSの場合、好ましいグレー
ド層はIn As1-xSbx(式中、代表的な場合xは、 1.0
〜 0.67 である)であり、第3図の配置ではn-型が用
いられる。SLSの格子定数が基板の格子定数とかなり
なく整合している場合には、通常のデバイスでよく知ら
れているように、グレード層は省略できる。勿論、n-
n-n-p構造は、多くの可能な配置の1つに過ぎない。
そしてこのことは同様に当業者にとってよく知られてい
る。The device of the present invention may be used in all configurations where prior art analog devices have been used, such as pn junction based intrinsic detectors. One such device is shown in FIG. It is In Sb (eg p-
It consists of an ordinary substrate such as (type). Under conditions where the lattice constant of the SLS layer is sufficiently different from the lattice constant of the substrate that there is a significant likelihood that unacceptable lattice defects will occur, the SLS structure itself and this substrate will be In addition, as shown in FIG. 3, it is possible to interpose a grade layer. For example, In As 0.39 Sb 0.61
For SLS of / In As 0.27 Sb 0.73 , the preferred grade layer is In As 1-x Sb x , where x is 1.0
.About.0.67), and the n-type is used in the arrangement of FIG. If the lattice constant of the SLS is fairly closely matched to that of the substrate, then the grade layer can be omitted, as is well known in conventional devices. Of course, n-
The n-n-p structure is only one of many possible configurations.
And this is likewise familiar to the person skilled in the art.
一般に、本発明のデバイスは、ノイズを低減することに
より最大のS/N比を付与するために、77゜Kのよう
な低温で操作するようにつくられる。しかしながら、室
温で操作するデバイスも本発明の範囲内に十分に入る。
同様に、一定の用途のために好都合である場合には、本
発明のSLS系を2つ又はそれ以上使用してマルチ接合
デバイスをつくることも可能である。種々な接合の付加
的効果が望まれる場合には、中間的な短絡用相互連結と
して通常のトンネル接合が用いられる。しかしながら、
増加された応答範囲の比較的狭い部分を隔離することが
望まれる場合には、本発明の2つのSLS系を用いるこ
とも可能である。これは、本発明の2つのSLS系を積
み重ねることにより達成される。最上部の系が好ましく
ない放射を吸収し、所望の波長の放射のみがその下にあ
るSLSに到達する。後者のSLSのみが通常の電気的
接触を受ける。そのため、電流はその応答のみに比例す
ることになる。In general, the devices of the present invention are made to operate at temperatures as low as 77 ° K to provide maximum signal-to-noise ratio by reducing noise. However, devices operating at room temperature are well within the scope of the invention.
Similarly, two or more SLS systems of the present invention may be used to make a multi-junction device, if this is convenient for a given application. Conventional tunnel junctions are used as intermediate shorting interconnects when the additive effects of various junctions are desired. However,
It is also possible to use the two SLS system of the present invention if it is desired to isolate a relatively narrow portion of the increased response range. This is achieved by stacking the two SLS systems of the present invention. The top system absorbs unwanted radiation and only radiation of the desired wavelength reaches the underlying SLS. Only the latter SLS receives normal electrical contact. Therefore, the current will be proportional only to its response.
これまでの説明をもってすれば、当業者は本発明の本質
的な特徴を容易に理解することができ、また本発明の特
許請求の範囲から逸脱することなしに、本発明を種々な
用途や条件に適応して本発明に種々の変更や修正を加え
ることができる。From the foregoing description, those skilled in the art can easily understand the essential features of the present invention, and also use the present invention in various applications and conditions without departing from the scope of the claims of the present invention. Therefore, various changes and modifications can be made to the present invention.
第1図は、77゜KにおけるバルクIn As1-xSbxの遮
断波長をxの関係として示したグラフである。 第2図は、In As0.39Sb0.61/In As1-xSbxSLS
中の歪みのあるバルクIn As0.39Sb0.61層の77゜K
における遮断波長をx(> 0.61 )の関数として示した
グラフである。 第3図は、本発明のデバイスの1つの構成を示す説明図
である。FIG. 1 is a graph showing the cutoff wavelength of bulk In As 1-x Sb x at 77 ° K as a relation of x. Figure 2 shows In As 0.39 Sb 0.61 / In As 1-x Sb x SLS.
Medium distorted bulk In As 0.39 Sb 0.61 layer 77 ° K
3 is a graph showing the cutoff wavelength in FIG. 3 as a function of x (> 0.61). FIG. 3 is an explanatory view showing one constitution of the device of the present invention.
Claims (11)
る交互層を有する歪層超格子(SLS)からなり、前記
2つの半導体のバルク形態時における格子定数は不整合
であり、これにより前記交互層の各対の各層の上にかけ
られる全体の歪みの割合が前記対の各層の層厚の比に反
比例し、 前記交互層の第1のセットは InAs1-x Sbx(式中Xは0.5 〜 0.7である)であ
り、また前記交互層の第2のセットは前記第1のセット
中の層の格子定数よりも大きい格子定数をもつIII−V
族の半導体からなり、格子定数の不整合により前記交互
層の各対の各層に生じる歪みが前記第1のセットのバン
ドキャップを狭める ことを特徴とするp−n接合を有する真性半導体電気光
学デバイス。1. A strained layer superlattice (SLS) having alternating layers of two different III-V semiconductors, wherein the lattice constants of the two semiconductors in bulk form are mismatched. The proportion of the total strain exerted on each layer of each pair of said alternating layers is inversely proportional to the ratio of the layer thicknesses of each layer of said pair, the first set of said alternating layers being InAs 1-x Sb x (where X Is between 0.5 and 0.7) and the second set of alternating layers has a lattice constant greater than the lattice constant of the layers in the first set.
Intrinsic semiconductor electro-optical device having a pn junction, characterized in that it comprises a group III semiconductor and strain caused in each layer of each pair of said alternating layers due to lattice constant mismatch narrows the band cap of said first set. .
放射に応答することを特徴とする特許請求の範囲第1項
に記載の真性半導体電気光学デバイス。2. The intrinsic semiconductor electro-optical device according to claim 1, wherein the pn junction is responsive to electromagnetic radiation with a wavelength of 12 μm.
ることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の真性
半導体電気光学デバイス。3. A second set of alternating layers InAs 1-y Sb y intrinsic semiconductor electrical described in paragraph 1 claims (wherein Y is the at is 0.65 or more), characterized in that it consists of Optical device.
り、かつ前記層の第1のセットにおけるXが0.61である
ことを特等とする特許請求の範囲第2項に記載の真性半
導体電気光学デバイス。4. Mezzanine that the second set of alternating layers consists of InAs 1-y Sb y (wherein Y is 0.73 or higher), and X in said first set of layers is 0.61 The intrinsic semiconductor electro-optical device according to claim 2.
オングストロームの範囲内であることを特徴とする特許
請求の範囲第3項に記載の真性半導体電気光学デバイ
ス。5. The layer thickness in the SLS is 30 to 500.
The intrinsic semiconductor electro-optical device according to claim 3, which is in the range of angstrom.
オングストロームの範囲内であることを特徴とする特許
請求の範囲第4項に記載の真性半導体電気光学デバイ
ス。6. The layer thickness in the SLS is 50 to 500.
The intrinsic semiconductor electro-optical device according to claim 4, which is in the range of angstrom.
Sの層中で生じるのに十分なだけ小さく、前記量子井戸
効果が前記層の第1のセットのバンドギャップを増加さ
せ、それにより前記格子の不整合に基因する歪みの効果
を部分的に相殺し、また前記第1のセットの層厚は前記
量子井戸効果を最小にするのに十分なだけ大きく選択さ
れると同時に、前記層厚比でSLSを形成するのに十分
なだけは小さくすることを特徴ととする特許請求の範囲
第4項に記載の真性半導体電気光学デバイス。7. The layer thickness of each set is such that the quantum well effect is said SL.
Small enough to occur in a layer of S, the quantum well effect increases the bandgap of the first set of layers, thereby partially canceling the effects of strain due to the lattice mismatch. And the first set of layer thicknesses is chosen to be large enough to minimize the quantum well effect, while being small enough to form SLS at the layer thickness ratio. The intrinsic semiconductor electro-optical device according to claim 4, characterized in that
オングストロームの範囲内であることを特徴とする特許
請求の範囲第7項に記載の真性半導体電気光学デバイ
ス。8. The layer thickness in the SLS is 30 to 500.
The intrinsic semiconductor electro-optical device according to claim 7, which is in the range of Angstrom.
オングストロームの範囲内であることを特徴とする特許
請求の範囲第7項に記載の真性半導体電気光学デバイ
ス。9. The layer thickness in the SLS is 50 to 500.
The intrinsic semiconductor electro-optical device according to claim 7, which is in the range of Angstrom.
デバイス温度でおこることを特徴とする特許請求の範囲
第2項に記載の真性半導体電気光学デバイス。10. The intrinsic semiconductor electro-optical device according to claim 2, wherein the response at 12 μm occurs at a device temperature of 77 ° K.
あることを特徴とする特許請求の範囲第9項に記載の真
性半導体電気光学デバイス。11. The intrinsic semiconductor electro-optical device according to claim 9, wherein a ratio of layer thickness in the SLS is 1.0.
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